原理 abr反应器是一种高效新型厌氧反应器

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1、原理ABR反应器是一种高效新型厌氧反应器,ABR反应器内设置若干竖向导流板,将反应器分隔成串联的几个反应室,每个反应室都可以看作一个相对独立的上流式污泥床系统(简称USB),废水进入反应器后沿导流板上下折流前进,依次通过每个反应室的污泥床,废水中的有机基质通过与微生物充分的接触而得到去除[4]。借助于废水流动和沼气上升的作用,反应室中的污泥上下运动,但是由于导流板的阻挡和污泥自身的沉降性能,污泥在水平方向的流速极其缓慢,从而大量的厌氧污泥被截留在反应室中[5,6]。由此可见,虽然在构造上ABR可以看作是多个UASB的简单串联,但

2、在工艺上与单个UASB有着显著的不同,ABR更接近于推流式工艺[4]。ABR反应器独特的分格式结构及推流式流态使得每个反应室中可以驯化培养出与流至该反应室中的污水水质、环境条件相适应的微生物群落[4,6],从而导致厌氧反应产酸相和产甲烷相沿程得到分离,使ＡＢＲ反应器在整体性能上相当于一个两相厌氧处理系统[5]。一般认为,两相厌氧工艺通过产酸相和产甲烷相的分离,两大类厌氧菌群可以各自生长在最适宜的环境条件下,有利于充分发挥厌氧菌群的活性,提高系统的处理效果和运行的稳定性[7]。2.2开发ABR工艺的理论基础微生态系统理论厌氧处理实

3、际上是借助于不同微生物种群间的协同作用并通过水解酸化(产酸及产乙酸)产甲烷等一系列生物反应将有机无底物转化为无机物的过程(图2)。在此过程中,不仅各类型的微生物对环境条件的要求不同,而且它们通过对不同底物的利用而形成类似于生态系统中的食物链的营养关系,即微生态系统。因而,为使厌氧处理系统持续稳定的运行,需创造适合于不同微生物种群生长的环境条件,使反应过程中物质的转化及能量的流动顺利地进行。因而,两相及多相厌氧反应器(SMPAR,可由一个反应器或多个反应器串联实现,因而它并非特指某个反应器)技术的研究已成为开发新型厌氧反应器技术的

4、生态学基础。2.3ABR反应器的类型ABR反应器自从80年代初诞生以来,科研人员为了进一步提高它的性能或者处理某些特别难降解的废水,对它进行了不同形式的优化改造。各种形式的ABR反应器见图2。ABR反应器自从80年代初诞生以来,科研人员为了进一步提高它的性能或者处理某些特别难降解的废水,对它进行了不同形式的优化改造.各种形式的ABR反应器见图2。1981年,Fannin等人[11]为了提高推流式反应器截留产甲烷菌群的能力,在推流式反应器中增加了一些竖向挡板,从而得到了ABR反应器的最初形式(图2(B)).结果表明,增加了挡板后,

5、在COD容积负荷PT=1.6kgm-3d-1的条件下,产气中甲烷的含量由30%提高到了55%。Bachmann和McCary[2]研究了图2(A)所示反应器的性能。Bachmann等人分别研究了减少降流区宽度及导流板增加折角对反应器性能的影响。研究发现,虽然经过改造后,其处理效率和甲烷的产率都得到了提高,但是产生的沼气中甲烷的含量却减少了。一般认为,减少降流区宽度可以使更多的微生物集中到主反应区-升流区内,而导流板增加折角可以使水流流向升流区的中心部分,从而增加水力搅拌作用。为了提高细胞平均停留时间以有效的处理高浓度废水,Ti

6、lche和Yang等人[12]于1987年对ABR反应器做了较大的改动(图2(Ｃ)),主要体现在:1.最后一格反应室后增加了一个沉降室,流出反应器的污泥可以沉积于此,再被循环利用;2.在每格反应室顶部加入复合填料,防止污泥的流失;3.气体被分格单独收集,便于分别研究每格反应室的工作情况,同时也保证产酸阶段所产生的H2不会影响产甲烷菌的活性。Boopathy和Sieber[13]在利用ABR反应器处理养猪场废水时,为了降低水流的上升速度,从而减少污泥的流失,设计了一种两格的ABR反应器(图2(D)),其第一格的体积是第二格的两倍。

7、第一格体积的增大不仅可以减少水流的上升速度,而且还可以使进水中的悬浮物尽可能多的沉积于此,增加了悬浮物的停留时间。Boopathy将这种经过改造的ABR反应器与另一种等体积的三格ABR反应器进行了对比研究。结果表明,改造后的两格ABR反应器的污泥流失量大大减少,但处理效率却不升反降。水平折板式厌氧反应器是由Yang和Chou[14]于1985年提出的一种新型ABR反应器(图2(Ｅ))。Yang等人对水平折板式厌氧反应器处理养猪场废水进行了研究。研究发现,此种反应器可以有效的实现固液两相的分离并且具有占地面积小、操作简单、成本低等

8、特点,适合处理养猪场废水这类悬浮固体浓度高的有机废水。最新型的ABR反应器是由Skiadas和Lyberatos[15]于1998年开发出的周期性折流式厌氧反应器(简称PABR)。PABR的结构见图2(F)所示(图2(F)-a为PABR的三维轴测图,图2(F)-